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ApplicationNote 应用笔记

25 毫米波应用
随着应用频率的不
20
毫米波产 品 15 Common Mode (Correlated) 断提高，毫米波领域差分
噪声系数的测量需求也在
DC-110 GHz NF (dB) 10 Differential (Correlated) 不断增加。正如接下来
Uncorrelated
即将讨论的一个W波段的
5 案例，在图6展示了差分
噪声系数分别用不相干法
0 和直接相干法测量的数据
在所有高频测试中您都可以信赖 88 89 90 91 92 93
Frequency (GHz) 曲线。如前文所述，不相
Ducommun的毫米波产品。 图6：直接相干法与不相干法的差分和共模噪声系数测量 干法低估了噪声功率和噪
对比图。 声系数。共模噪声功率实
Ducommun提供高达
际上比差分噪声功率低10-15 dB，但由
110GHz的全系毫米波产品。 测量结果对比 于器件的共模增益非常低，所以最终共
接下来会对上述讨论的不同方法的 模噪声系数相当大。这样共模噪声系数
测量结果进行比较。首先，考虑一个输 是否会成为大问题，很大程度上取决于
出端是高度相干的噪声差分放大器（即 待测件所在的系统。这类共模噪声功率
一个差分对）。有人可能会认为不相干 只有在对后级增益链路有较大影响的时
的方法是不合适的，因为这会低估实际 候，才会引起注意。非主导模态的噪声
的差分噪声功率，而高估实际的共模噪 功率不确定性将会更高，因为其水平通
声功率。不相干的测量结果如图4所示， 常更接近接收机极限，而且校准时呈现
图中还比较了直接相干的测量结果，以 出相近数相减的情形。
及巴伦转换并加以不同修正得到的测量
放大器 总结
结果：1）第一种修正只考虑了影响噪声
• 0.03至110 GHz
• 低噪声/高功率 功率的差分插损；2）第二种修正进一步 噪声系数通常被视为一个不考虑源
阻抗效应的简单值。实际上，本文就阐
• 单直流电源/内部调节顺序偏置 考虑了非理想巴伦带来的去相干影响。
• 宽带或定制设计 不相干的测量方法确实会产生一 述了噪声系数的不同测量方法。多端口
个较低的、不稳定的测量结果，但是根 噪声参数测量方法，近年来的热门研究
[8]
上/下变频器 据放大器中的元素特性，这个结果是不 课题 ，正逐渐变得丰富。本文着重介
可能的。该测量结果直接少了数分贝。 绍了噪声测量和如何提升差分/共模噪声
• 全波导波段

• 低杂散/谐波 其他几种方法更具有可比性。基本巴伦 功率测量，从而减小误差、简化测量方
• 低LO频率和功率
法。对于高度相干的待测件，在某些情
• 小巧轻便 法的测量结果有着较大的散射波动，大
约为±1dB左右的峰峰值波动。修正后 况下，精度可以提高数分贝，只需要在
的巴伦法与直接相干法的测量结果更接 测量和校准过程中做些改进，而无需增
毫米波混频/倍频/标网分析
仪频率延伸 解决方案 近。对于相干法，测量结果之间有些差 加硬件设备。■

• K, Ka, Q, U, V, E, W 全波段 异，这主要是由待测件与巴伦和接收机
• 宽带低谐波杂散 参考文献
• 可按需定制 之间的连接方式有些不同导致的。同时 1. J. Randa, “Noise Characterization of Multiport
• 低成本高性能 这些测量方法对失配误差也仅部分正 Amplifiers,” IEEE Transactions on Microwave Theory
确。后两种测量结果的平均值也更接近 Techniques, Vol. 49, October 2001, pp. 1757–1763.
2. S. Wedge and D. Rutledge, ”Noise Waves and Passive
收发器 于待测件预期的5dB噪声系数。 Linear Multiports,” IEEE Microwave and Guided Wave
Letters, Vol. 1, May 1991, pp. 117–119.
• K、Ka、Q、U、V、E和W波段 图5对比了直接相干法和相干巴伦法 3. Y. Andee, C. Arnaud, F. Graux and F. Danneville, “De-
• 集成模块化设计
的测量结果，从图中可以清晰看出二者的 Embedding Differential Noise Figure Using the Correlation
• 高灵敏度/低成本 差别。如图所示，基于以下几点原因，这 of Noise Output Waves,” 84th ARFTG Conference Digest,
• 按需定制 December 2014, pp. 1–4.
两种测量结果存在着0.5dB以内的差异： 4. N. Otegi, J. M. Callantes and M. Sayed, “Cold-Source
• 受限于有限的记录次数的噪声功率 Measurements for Noise Figure Calculation in Spectrum
Pin 二极管开关 的可重复性； Analyzers,” 67th ARFTG Conference Digest, June 2006,
pp. 223–228.
• SPST至SP8T配置 • 待测件增益的S参数不确定性； 5. M. Robens, R. Wunderlich and S. Heinen, “Differential
• 纳秒(ns)级开关 • 修正后的巴伦方法的巴伦特性； Noise Figure De-Embedding: A Comparison of Available
• 0.03GHz至110GHz Approaches,” IEEE Transactions on Microwave Theory
Techniques, Vol. 59, May 2011, pp. 1397–1407.
• 反射式和吸收式 • 直接相干法的相位校准； 6. Y. Chang, S. Lin, H. Liao, H. Chiou and Y. Juang, “On-
• 残余失配误差； Wafer Differential Noise Figure and Large Signal
• 功率校准的不确定性。 Measurements of Low-Noise Amplifier,” Proceedings of
the 39th European Microwave Conference, October 2009,
尽管只有其中一部分因素(比如，相 pp. 699–702.
同的待测件S参数和相同的接收机校准) 7. J. Dunsmore and S. Wood, “Vector Corrected Noise
Figure and Noise Parameter Measurements of Differential
对于这两种测量方法来说是一样的，但 Amplifiers,” Proceedings of the 39th European Microwave
测量结果也很相近。同样的，待测件的 Conference, October 2009, pp. 707–710.
更多信息请联系我们的销售团队： 8. L. Boglione, “Generalized Determination of Device Noise
最终输出形式稍有变化，这两种测量结 Parameters,” IEEE Transactions on Microwave Theory
310-513-7256 或 rfsales@ducommun.com Techniques, Vol. 65, October 2017, pp. 4014–4025.
果就会随之改变。
58 www.mwjournalchina.com Microwave Journal China 微波杂志 Nov/Dec 2018